(57)【要約】【課題】  金属部材の角部における微細なキズを検出することができる欠陥検査装置【解決手段】  金属部材の角部を照明して、角部からの正反射光をカメラによって撮影して得られた光の帯画像の輝度を、光の帯に並行する方向に所定間隔で、垂直方向に複数スキャンし、スキャンして得られた輝度データを微分して、微分値のゼロクロス点の直前および直後の点ＡおよびＢを結ぶ関数Ｙ＝−ｆ（ｘ）を求め、この関数のゼロクロス点の位置を光の帯の中心位置とし、複数スキャンの一つひとつから求めた中心位置の違いから角部における欠陥の有無を判定する。【選択図】  図５
2005061947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査部材の角部を照明する照明手段と、
前記角部からの正反射光を撮影するための撮像手段と、
前記正反射光が前記撮像手段によって撮影されて得られた光の帯となった画像の輝度を、当該光の帯に並行する方向に所定間隔で、当該光の帯に対して垂直方向に複数スキャンし、当該複数スキャンの一つひとつから前記光の帯の中心位置を求めて、前記複数スキャンの一つひとつから求めた前記中心位置から前記角部における欠陥の有無を判定する演算手段と、
を有することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記スキャンにより得られた輝度値を微分して輝度データの微分値を求め、当該微分値が輝度値０と交差するゼロクロス点を求め、当該ゼロクロス点の直前の微分値のデータ位置と当該ゼロクロス点の直後の微分値のデータ位置とを結ぶ一次関数を求め、当該一次関数が輝度値０と交差する点を前記中心位置とすることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記演算手段は、前記複数スキャンにより得られた前記中心位置から中心位置の回帰関数を求め、当該回帰関数と一つひとつのスキャンからの中心位置を比較して、比較結果があらかじめ決められたしきい値以上離れている場合に、そのスキャン位置において欠陥があると判定することを特徴とする請求項１または２記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
被検査部材の角部を照明し、当該角部からの正反射光を撮影する段階と、
前記正反射光が撮影されて得られた光の帯となった画像の輝度を、当該光の帯に並行する方向に所定間隔で、当該光の帯に対して垂直方向に複数スキャンする段階と、
前記複数スキャンの一つひとつから前記光の帯の中心位置を求める段階と、
前記複数スキャンの一つひとつにおける中心位置から前記角部における欠陥の有無を判定する段階と、
を有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項５】
前記複数スキャンの一つひとつから前記光の帯の中心位置を求める段階は、前記スキャンにより得られた輝度値を微分して輝度データの微分値を求め、当該微分値が輝度値０と交差するゼロクロス点を求め、当該ゼロクロス点の直前の微分値のデータ位置と当該ゼロクロス点の直後の微分値のデータ位置とを結ぶ一次関数を求め、当該一次関数が輝度値０と交差する点を前記中心位置とすることを特徴とする請求項４記載の欠陥検査方法。
【請求項６】
前記複数スキャンの一つひとつにおける中心位置から前記角部における欠陥の有無を判定する段階は、前記複数スキャンにより得られた前記中心位置から中心位置の回帰関数を求め、当該回帰関数と一つひとつのスキャンからの中心位置を比較して、比較結果があらかじめ決められたしきい値以上離れている場合に、そのスキャン位置において欠陥があると判定することを特徴とする請求項４または５記載の欠陥検査方法。
【請求項７】
被検査部材の角部を照明する照明手段と、
前記角部からの正反射光を撮影するための撮像手段と、
前記正反射光が前記撮像手段によって撮影されて得られた光の帯となった画像の輝度を、当該光の帯に並行する方向に所定間隔で、当該光の帯に対して垂直方向に複数スキャンし、当該複数スキャンの一つひとつから前記光の帯のエッジ位置を求めて、前記複数スキャンの一つひとつから求めた前記エッジ位置から前記角部における欠陥の有無を判定する演算手段と、
を有することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項８】
前記演算手段は、前記スキャンにより得られた輝度値を微分して輝度データの微分値を求め、当該微分値が輝度値０と交差するゼロクロス点を求め、当該ゼロクロス点の直前の微分値のデータ位置と当該ゼロクロス点の直後の微分値のデータ位置とを結ぶ第１の一次関数を求め、当該第１の一次関数の鏡関数となり、かつ前記ゼロクロス点の直前の微分値のデータ位置よりさらに一つ前のデータ位置を通る第２の一次関数と、当該第１の一次関数の鏡関数となり、かつ前記ゼロクロス点の直後の微分値のデータ位置よりさらに次のデータ位置を通る第３の一次関数とを求め、前記第１の一次関数と前記第２の一次関数との交点を前記光の帯の第１のエッジとし、前記第１の一次関数と前記第３の一次関数との交点を前記光の帯の第２のエッジとすることを特徴とする請求項７記載の欠陥検査装置。
【請求項９】
前記演算手段は、前記複数スキャンにより得られた前記エッジ位置からエッジ位置の回帰関数を求め、当該回帰関数と一つひとつのスキャンからのエッジ位置を比較して、比較結果があらかじめ決められたしきい値以上離れている場合に、そのスキャン位置において欠陥があると判定することを特徴とする請求項７または８記載の欠陥検査装置。
【請求項１０】
被検査部材の角部を照明し、当該角部からの正反射光を撮影する段階と、前記正反射光が撮影されて得られた光の帯となった画像の輝度を、当該光の帯に並行する方向に所定間隔で、当該光の帯に対して垂直方向に複数スキャンする段階と、
前記複数スキャンの一つひとつから前記光の帯のエッジ位置を求める段階と、
前記複数スキャンの一つひとつにおけるエッジ位置から前記角部における欠陥の有無を判定する段階と、
を有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１１】
前記複数スキャンの一つひとつから前記光の帯のエッジ位置を求める段階は、前記スキャンにより得られた輝度値を微分して輝度データの微分値を求め、当該微分値が輝度値０と交差するゼロクロス点を求め、当該ゼロクロス点の直前の微分値のデータ位置と当該ゼロクロス点の直後の微分値のデータ位置とを結ぶ第１の一次関数を求め、当該第１の一次関数の鏡関数となり、かつ前記ゼロクロス点の直前の微分値のデータ位置よりさらに一つ前のデータ位置を通る第２の一次関数と、当該第１の一次関数の鏡関数となり、かつ前記ゼロクロス点の直後の微分値のデータ位置よりさらに次のデータ位置を通る第３の一次関数とを求め、前記第１の一次関数と前記第２の一次関数との交点を前記光の帯の第１のエッジとし、前記第１の一次関数と前記第３の一次関数との交点を前記光の帯の第２のエッジとすることを特徴とする請求項１１記載の欠陥検査方法。
【請求項１２】
前記複数スキャンの一つひとつにおけるエッジ位置から前記角部における欠陥の有無を判定する段階は、前記複数スキャンにより得られた前記エッジ位置からエッジ位置の回帰関数を求め、当該回帰関数と一つひとつのスキャンからのエッジ位置を比較して、比較結果があらかじめ決められたしきい値以上離れている場合に、そのスキャン位置において欠陥があると判定することを特徴とする請求項１０または１１記載の欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材角部の欠陥検査装置、およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の金属部材の角部における欠陥検査装置としては、たとえば、互いに相対する位置に設けられた発光手段と受光手段との間に金属部材を走行させ、発光手段からの光が受光手段に到達するか否かにより金属部材の端辺における欠陥を検査する技術がある（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−３０４２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の欠陥検査装置では、金属部材によって光が遮られた部分と光が受光手段に達した部分とを検出することにより端辺における欠陥を検査しているため、たとえば、図１０に示すように、被検査金属部材である金属部材１００の端辺１０１において、金属部材１００そのものを貫通するようなキズ１１０は検出することができるが、金属部材１００を貫通せず、角部１０２が欠けたようなキズ１２０や角部が何かに打ち付けられた打痕キズ１３０などのような微細な欠陥は検出することができないといった問題があった。
【０００４】
そこで本発明の目的は、金属部材の角部における微細なキズを検出することができる欠陥検査装置、および欠陥検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明は、被検査部材の角部を照明する照明手段と、前記角部からの正反射光を撮影するための撮像手段と、前記正反射光が前記撮像手段によって撮影されて得られた光の帯となった画像の輝度を、当該光の帯に並行する方向に所定間隔で、当該光の帯に対して垂直方向に複数スキャンし、当該複数スキャンの一つひとつから前記光の帯の中心位置を求めて、前記複数スキャンの一つひとつから求めた前記中心位置から前記角部における欠陥の有無を判定する演算手段と、を有することを特徴とする欠陥検査装置である。
【０００６】
また、上記課題を解決するための本発明は、被検査部材の角部を照明し、当該角部からの正反射光を撮影する段階と、前記正反射光が撮影されて得られた光の帯となった画像の輝度を、当該光の帯に並行する方向に所定間隔で、当該光の帯に対して垂直方向に複数スキャンする段階と、前記複数スキャンの一つひとつから前記光の帯の中心位置を求める段階と、前記複数スキャンの一つひとつにおける中心位置から前記角部における欠陥の有無を判定する段階と、を有することを特徴とする欠陥検査方法である。
【０００７】
また、上記課題を解決するための本発明は、被検査部材の角部を照明する照明手段と、前記角部からの正反射光を撮影するための撮像手段と、前記正反射光が前記撮像手段によって撮影されて得られた光の帯となった画像の輝度を、当該光の帯に並行する方向に所定間隔で、当該光の帯に対して垂直方向に複数スキャンし、当該複数スキャンの一つひとつから前記光の帯のエッジ位置を求めて、前記複数スキャンの一つひとつから求めた前記エッジ位置から前記角部における欠陥の有無を判定する演算手段と、を有することを特徴とする欠陥検査装置である。
【０００８】
また、上記課題を解決するための本発明は、被検査部材の角部を照明し、当該角部からの正反射光を撮影する段階と、前記正反射光が撮影されて得られた光の帯となった画像の輝度を、当該光の帯に並行する方向に所定間隔で、当該光の帯に対して垂直方向に複数スキャンする段階と、前記複数スキャンの一つひとつから前記光の帯のエッジ位置を求める段階と、前記複数スキャンの一つひとつにおけるエッジ位置から前記角部における欠陥の有無を判定する段階と、を有することを特徴とする欠陥検査方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、金属部材の角部からの正反射による光の帯を垂直方向に所定間隔でスキャンし、それぞれの輝度スキャン線の輝度データから光の帯の中心位置を求め、求めた中心位置から角部の欠陥を検査することとしたので、金属部材角部の微細な欠陥を検出することができる。
【００１０】
また、本発明によれば、金属部材の角部からの正反射による光の帯を垂直方向に所定間隔でスキャンし、それぞれの輝度スキャン線の輝度データから光の帯のエッジ位置を求め、求めたエッジ位置から角部の欠陥を検査することとしたので、金属部材角部の微細な欠陥を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態は、金属部材の角部に光を照射し、その正反射画像の光の帯の中心位置を求めて欠陥を検出するものである。
【００１３】
図１は本発明を適用した金属部材角部の欠陥検査装置（以下、単に検査装置と称する）の構成を示すブロック図である。
【００１４】
この検査装置は、被検査部材である金属部材１００を載置するためのワークステージ１と、金属部材１００の角部を検査するために照明する照明装置２と、反射光を撮影するカメラ３と、カメラ３によって得られた画像を画像処理して欠陥を検出するコンピュータ４とからなる。
【００１５】
ワークステージ１は、金属部材１００を一つひとつ載置するためのステージである。このワークステージ１としては、たとえば、複数の金属部材１００をあらかじめ載置して、次々にカメラ３の前に金属部材１００を持ってくるようなステージが好ましい。このような金属部材１００を連続搬送することのできるワークステージを用いることで、複数の被検査部材である金属部材を連続的に検査することができる。もちろん金属部材１００を一つ一つのせる固定ステージであってもよい。
【００１６】
照明装置２は照明手段であり、金属部材１００の角部に光を当てる照明であればどのようなものでもよい。ここでは、平行光を角部に当てるために光ファイバーにより光を導いて端辺を照明するファイバ照明を照明装置２として用いている。
【００１７】
カメラ３は撮像手段であり、たとえばＣＣＤエリアイメージセンサーを撮像素子として搭載する２次元撮像カメラである。
【００１８】
コンピュータ４は演算手段であり、通常のパソコンなどでよく、内部には画像処理に必要なメモリやＨＤＤ（いずれも不図示）などの記憶装置を有し、また、表示のためのディスプレイ５やプリンタ（不図示）などが接続されている。このコンピュータ４が、後述する欠陥検査の処理手順に従って画像処理を行うことで、金属部材の角部における欠陥の有無を検査する。
【００１９】
ここで被検査部材である金属部材１００は、たとえば、無段階変速機に使用されているエレメントである。このエレメントは、ベルト式無段階変速機において、このエレメントを複数板厚方向に積層して環状のエレメント列を形成し、このエレメント列をリング部材により環状に保持することにより無段変速機用金属ベルトを構成するもののである。
【００２０】
このエレメントにおいては角部に欠陥があると、それが微小なものであっても無段変速機用金属ベルトとして構成した場合に、このベルトの断絶などといった不具合を引き起こす原因となるため、十分な検査が必要である。
【００２１】
次に、この検査装置を用いた欠陥検査方法について説明する。
【００２２】
通常、光を用いた検査の多くは、正反射を使用しない。これは正反射の場合、光が撮像素子に取り込まれて真っ白になってしまい何が映っているかわからなくなってしまうからである。このため多くの場合、照射した光に対する乱反射を撮影することにより光を当てた物体の画像を取得し、その画像から欠陥検査などを行っている。
【００２３】
これに対し、本発明を適用したこの検査装置では、金属部材１００の角部からの正反射を利用している。
【００２４】
これは、金属部材の角部や刃先などの様に鋭敏に尖った形状部分では微少な形状変化でもその部分からの正反射の輝度変化が大きいという物理特性を利用している。
【００２５】
正反射を捉えることで、その画像は、光を反射した部分の形に応じた光の帯となる。このため本検査装置においては、金属部材の角部からの反射が正反射となるように、照明装置２およびカメラ３の位置を設定している。
【００２６】
図２は金属部材角部の正反射画像の一例を示す図面である。
【００２７】
金属部材からの反射画像は、角部が正反射で明るく光り、平面部は乱反射で角部より暗くなる。すなわち、角の最も尖った部分が最も明るい正反射部分となるように照明装置２およびカメラ３の設置位置を調整してある。
【００２８】
この角部による正反射画像が図２に示したように光の帯１０となり、これは、カメラ３の撮像素子における２〜３画素程度の幅である。
【００２９】
続いて、この光の帯１０の画像をメモリ上に展開して、図２に示す矢印（１）〜（１０）のように、光の帯１０の画像に対して、光の帯に平行方向に所定間隔で、光の帯１０の垂直方向にスキャンし、スキャン方向における輝度値を求める。この輝度値を求めるためのスキャンを、ここでは輝度スキャンと称し、一つひとつのスキャン線を輝度スキャン線と称する。
【００３０】
図３は輝度スキャンによる輝度データと金属部材形状を対比して説明するための説明図である。
【００３１】
図示するように一本の輝度スキャン線（たとえば図２における矢印（１））による輝度データは、金属部材１００の角部１０２に対応する位置で最大となり、その他の平面部１０１の位置で急激に減少するデータとなる。これは、上述したように角部からの正反射を捉えているためである。
【００３２】
このような正反射画像を画像処理のために単純に２値化して欠陥を検出しようとすると、光の帯１０自体が撮像素子のわずか２乃至３画素程度であるため、微細なキズの場合そのうち１画素分あるいはそれ以下の欠陥となるため、検出精度が悪くなる。
【００３３】
本発明では、このようなわずかな欠陥でも検出するために、得られた光の帯１０の輝度スキャン線のデータをさらに以下のように処理することで分解能をあげている。
【００３４】
まず、先に示した角部の正反射画像（光の帯１０）をコンピュータ４内のメモリに収納し、メモリ上で光の帯１０の画像を複数のスキャン線によりスキャンし、一つの輝度スキャン線における輝度データを微分し、微分値の極性変化部分（微分値が輝度値０と交差して＋から−に変化する時のゼロクロス点、および−から＋に変化する時のゼロクロス点）を基本位置として角部正反射光の中止に値を求め欠陥の有無を判定している。以下、さらに詳細に説明する。
【００３５】
図４は一つの輝度スキャン線の輝度値とその微分値を示す図表であり、図５は図４に示した輝度値および微分値をプロットしたグラフである。図５において横軸はスキャン方向の位置を表し、縦軸は輝度を表すが、この輝度は、コンピュータ内での処理のためにデジタルデータ化された値であり、実際に撮影された輝度の絶対値を表すものではない。
【００３６】
図５に示すように、微分値をプロットした波形が輝度値０と交差してゼロクロスする位置を基準点Ｏとし、基準点直前の微分値のデータ位置をＡ点、基準点直後の微分値のデータ位置をＢ点とし、Ａ点とＢ点を直線で結ぶ一次関数Ｙ＝−ｆ（ｘ）を求める。この一次関数が輝度値０と交差するゼロクロス位置を演算で求めることで、画素対応データ（１画素当たり１データ）の画素間を補完する。この一次関数から求めたゼロクロス位置が光の帯１０のスキャン方向における中心位置となる。そしてこの光の帯の中心位置は、金属部材の角部における中心位置と同等の位置になる。また、一次関数Ｙ＝−ｆ（ｘ）のゼロクロス点における輝度データをプロットした波形から、この中心位置での値を取ることで、中心位置における輝度値を求めることができる。
【００３７】
これにより、画素間の座標分解能が関数の有効小数点演算範囲で自由に決定することができ、また、各画素に対応する輝度値も輝度データのグラフからその時のデータ間を結ぶ直線関数の有効小数点演算で自由に決定することが可能となる。
【００３８】
そして、求めた光の帯１０の中心位置とその部分の輝度値から欠陥の有無を判定する。
【００３９】
この欠陥の判定には、それぞれの輝度スキャン線から求めた光の帯１０の中心位置（中心演算座標値）を統計処理して回帰関数（各座標が最も近い位置を通過する関数）を求め、一つひとつの輝度スキャン線における中心演算座標値と求めた回帰関数の値を比較することで、これらの値があらかじめ決められたしきい値以上離れている場合に欠陥があるものと判定する。
【００４０】
これは、角部に欠陥がある場合、欠陥のある部分では正反射画像である光の帯１０の幅が良好部分と比較して変化するため、光の帯１０の中心位置もそれに応じて変化するので、この中心位置が、良好部分と欠陥のある部分とで演算座標値と回帰関数値が相違することを利用して欠陥の有無を判定するものである。なお、演算座標値および回帰関数値は、検出する欠陥の大きさや所望する分解能に応じて必要な数値となるように算出する（少数点以下何位まで算出するかを決める）。また、しきい値は、検出する欠陥の大きさに応じて適宜設定するとよい。
【００４１】
ここで、以上のような欠陥検査の処理手順について図６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４２】
図６は本第１の実施の形態における欠陥検査の処理手順を示すフローチャートである。
【００４３】
まず、コンピュータ４は、カメラ３が撮影した金属部材角部からの正反射光の画像を取り込む（Ｓ１）。ここで取り込まれた画像が角部からの正反射光による光の帯１０であり、この画像データはコンピュータ４内で記憶される。
【００４４】
続いて、コンピュータ４は、記憶した光の帯１０の画像に対して垂直方向からその輝度値をあらかじめ決めた所定間隔でスキャンする（Ｓ２）。このときスキャンする所定間隔は検出したい欠陥の大きさに応じて決定する。たとえば、前述した輝度スキャン線の間隔として１画素ごとにするなどである。
【００４５】
そしてコンピュータ４は、輝度スキャン線ごとの輝度データの値を微分処理する（Ｓ３）。これにより、前述した輝度スキャン線ごとの微分値が得られる。
【００４６】
続いて、コンピュータ４は、すべての輝度スキャン線に対して、それぞれ微分値から、微分値をプロットした波形がゼロクロスする基準点Ｏ、基準点直前のデータ位置であるＡ点、および基準点直後のデータ位置であるＢ点を求める（Ｓ４）。
【００４７】
そしてコンピュータ４は、Ａ点とＢ点を直線で結ぶ一次関数Ｙ＝−ｆ（ｘ）を求める（Ｓ５）。
【００４８】
続いて、コンピュータ４は、一次関数Ｙ＝−ｆ（ｘ）のゼロクロス点を算出し、その位置を光の帯１０の中心座標（演算座標値）とし、その位置における輝度値を輝度データから求める（Ｓ６）。
【００４９】
続いて、コンピュータ４は、すべての輝度スキャン線の中心位置の演算座標の回帰関数を希望する小数点まで求める（Ｓ７）。
【００５０】
そして、個々の輝度スキャン線の中心演算座標値と回帰関数値を比較して、その差があらかじめ決められたしきい値より大きい場合にその輝度スキャン線の位置に欠陥があるものと判定する（Ｓ８）。
【００５１】
ステップＳ８において、欠陥が検出されたなら（Ｓ９：Ｙｅｓ）、欠陥が検出されたことを表示し（Ｓ１０）、一方、欠陥が検出されなければ（Ｓ９：Ｎｏ）、良品であることを表示して処理を終了する（Ｓ１１）。
【００５２】
図７は金属部材角部にさまざまな欠陥のある（または欠陥のない）場合の正反射画像である光の帯の模式図である。この図では一つの線を１画素分の正反射画像として示したものである。
【００５３】
まず（ａ）は、金属部材の角部を突き抜けるようなキズの欠陥がある場合の光の帯１０である。このような欠陥がある場合、キズ部分では正反射がなく、光の帯１０の一部が欠落することになる。したがって、上記処理によりキズ部分における輝度スキャン線では、中心位置が良好部分と大きく異なることになり、良好部分とキズ部分とで、演算座標値と回帰関数値が異なり欠陥部分を検出することができる。
【００５４】
次に（ｂ）は、金属部材の角部における打痕やめくれ上がりがあり、その部分が欠陥となっている場合である。このような欠陥の場合、打痕やめくれ上がりの部分では、光の帯１０が広く、また複雑な反射となっていることから、その中心位置もそれに応じてずれるため、上記処理により、各輝度データから求めた良好部分とキズ部分における中心演算座標値と回帰関数値の値が異なり欠陥部分を検出することができる。
【００５５】
次に（ｃ）は、角部からの正反射である光の帯１０がテレビラスター上で曲がってしまった場合である。このような場合でも、光の帯１０の幅は、良好部分であれば変化することがないので、中心位置も各輝度スキャン線相互において異なることはなく、上記処理により良好部分における輝度スキャン線から求めた演算座標値と回帰関数値は変わらない（しきい値内に収まる）。したがって、このような光の帯１０のテレビラスター上での変化を間違って欠陥として検出してしまうことはない。
【００５６】
次に（ｄ）は、金属部材の角部にごく微小なキズがある場合である。このような欠陥の場合、光の帯１０に微小なキズ部分で正反射がなくなるので、それを捉えている画素における輝度値が低下する。このため、この部分の中心位置もやはり変化し、上記処理により、各輝度データから求めたキズ部分における演算座標値と回帰関数値が良好部分と異なることとなって、この部分を欠陥として検出することができる。
【００５７】
したがって、図１０に示したような金属部材１００そのものを貫通するようなキズ１１０はもちろん、金属部材１００を貫通せず、角部１０２が欠けたようなキズ１２０や角部１０２が何かに打ち付けられた打痕キズ１３０などの微細な欠陥も検出することができる。
【００５８】
以上のように、本第１の実施の形態によれば、金属部材の角部からの正反射による光の帯１０を垂直方向に所定間隔でスキャンし、それぞれの輝度スキャン線の輝度データから光の帯１０の中心位置を求め、求めた中心位置の違いから角部の欠陥を検査することとしたので、金属部材角部の微細な欠陥を検出することができる。
【００５９】
特に、輝度スキャン線の輝度データを微分することで光の帯１０の中心位置を求めているので、撮像手段であるＣＣＤエリアイメージセンサーの１画素よりも細かな分解能により中心位置を確定することができ、１画素よりも小さな欠陥でも中心位置のズレとして検出することができる。また、これにより、撮像手段として比較的少ない画素数（たとえば５００×５００画素程度）の撮像手段を用いても、その画素数より高い分解能で欠陥を検出することが可能となるので、検査装置のコストを低減することが可能となる。
【００６０】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、金属部材の角部に光を照射し、その正反射画像の光の帯１０のエッジ位置を求めて、欠陥を検出するものである。
【００６１】
本題２の実施の形態において、検査装置自体の装置構成は前述した第１の実施の形態において図１を参照して説明したものと同様である。したがって装置構成についての説明は省略する。また、カメラ３によって撮影する光の帯１０についても同様で、金属部材の角部からの正反射画像である。そして、欠陥検査のための画像処理においても第１の実施の形態と同様に光の帯１０に対して平行に所定間隔で複数垂直方向に輝度をスキャンし、輝度スキャン線の輝度データから欠陥検出のための処理を行う。
【００６２】
以下、本第２の実施の形態における欠陥検査のための画像処理について説明する。
【００６３】
図８は第２の実施の形態における処理を説明するために、一つの輝度スキャン線の輝度データとそれを微分した微分値をプロットしたグラフである。なお、輝度値およびその微分値は図４に示したものと同じである。
【００６４】
本第２の実施の形態では、微分値が輝度値０と交差するゼロクロス点を基準点Ｏとして、この基準点直前のデータ位置をＡ点、基準点直後のデータ位置をＢ点とし、Ａ点とＢ点を直線で結ぶ一次関数Ｙ＝−ｆ（ｘ）を求め、さらに、この一次関数Ｙ＝−ｆ（ｘ）の鏡関数で、かつ、Ａ点より一つ手前のＣ点を通る一次関数Ｙ＝ｆ１（ｘ）を求める。そして関数Ｙ＝−ｆ（ｘ）とＣ点を通る鏡関数Ｙ＝ｆ１（ｘ）との交点Ｓを光の帯１０の一方のエッジ（第１のエッジ）とする。なお、ここで鏡関数とは、ある関数Ｙ＝−ｆ（ｘ）に対して、マイナス符号のないＹ＝ｆ（ｘ）となる関数を言う。
【００６５】
また、光の帯１０の他方のエッジ（第２のエッジ）は、関数Ｙ＝−ｆ（ｘ）の鏡関数で、Ｂ点の次のＤ点を通る関数Ｙ＝ｆ２（ｘ）を求めて、関数Ｙ＝−ｆ（ｘ）とＤ点を通る鏡関数Ｙ＝ｆ２（ｘ）との交点Ｔを光の帯１０の他方のエッジとする。
【００６６】
ここで、このエッジの求め方について具体例を挙げて説明する。
【００６７】
ここでは、一方のエッジ（Ｓ点側の方）を求めるための具体例を説明する。
【００６８】
ここでは図８におけるスキャン方向をＸ軸、輝度をＹ軸とするＸＹ座標系としてみた場合に、それぞれ、Ａ点（５０，１２０）、Ｂ点（５２，−１００）、およびＣ点（４９，１４０）とする。
【００６９】
そうすると、Ａ点およびＢ点を通る一次関数Ｙ＝−ｆ（ｘ）は、Ａ点（５０，１２０）およびＢ点（５２，−１００）を通る一次関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）であるからから下記（１）式のとおりとなる。
【００７０】
ｙ＝−１０ｘ＋６２０…（１）
そしてこの関数の鏡関数で、かつＣ点（４９，１４０）を通る関数Ｙ＝ｆ１（ｘ）は、下記（２）式のとおりとなる。
【００７１】
ｙ＝１０ｘ−３５０…（２）
そしてこれらの関数（１）式および（２）式の交点Ｓを求めると、
−１０ｘ＋６２０＝１０ｘ−３５０…（３）であるから、
ｘ＝４８．５、ｙ＝１３５となる。
【００７２】
したがって、このエッジ位置（Ｓ点側）は、ＸＹ座標系における座標（４８．５，１３５）となる。
【００７３】
このようにしてすべての輝度スキャン線について光の帯１０のエッジ位置を求めることでそのエッジ座標（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）、（ｘ３、ｙ３）、…（ｘｎ、ｙｎ）が得られる。
【００７４】
得られた一連のデータ（ｎ個のデータ）は正規分布に従うので、このｎ個のデータが出現する確率が最も高い関数は回帰関数である。したがって、この回帰関数の値と、求めたエッジ座標の値があらかじめ決められたしきい値以上である場合にその部分に欠陥があると判定することができる。
【００７５】
なお、Ｔ点側のエッジ位置の算出は、上記Ｓ点側のエッチと同様であるので具体例の説明は省略する。
【００７６】
また、回帰関数と求めたエッジ座標との差から欠陥を判定する際には、たとえば、標準偏差内に収まっているか、また最小二乗値がしきい値以内か否かなどにより判定してもよい。しきい値については、検出したい欠陥の大きさにより適宜設定する。
【００７７】
これにより、たとえば、１画素内より小さなキズであっても検出すること意ができるようになり、たとえば、１画素内を１／１００の分解能でエッジ位置を確定することが可能となり、有効画素数が５００×５００画素程度のＣＣＤエリアイメージセンサーを撮像手段として用いた場合でも５００００×５００００画素のＣＣＤエリアイメージセンサーを用いて撮影したときと同じ分解能で微小なキズを欠陥として検出することが可能となる。
【００７８】
次に上述した本第２の実施の形態における欠陥検出の処理手順について図９に示すフローチャートを参照して説明する。
【００７９】
図９は本第２の実施の形態における欠陥検査の処理手順を示すフローチャートである。
【００８０】
まず、コンピュータ４は、カメラ３が撮影した金属部材角部からの正反射光の画像を取り込む（Ｓ２１）。ここで取り込まれた画像が角部からの正反射光による光の帯１０であり、この画像データはコンピュータ４内で記憶される。
【００８１】
続いて、コンピュータ４は、記憶した光の帯１０の画像に対して垂直方向からその輝度値をあらかじめ決めた間隔でスキャンする（Ｓ２２）。このときスキャンする感覚は検出したい欠陥の大きさに応じて決定する。たとえば、前述した輝度スキャン線の間隔として１画素ごとにするなどである。
【００８２】
そしてコンピュータ４は、輝度スキャン線ごとの輝度データの値を微分処理する（Ｓ２３）。これにより、前述した輝度スキャン線ごとの微分値が得られる。
【００８３】
続いて、コンピュータ４は、すべての輝度スキャン線に対して、それぞれの微分値から、微分値をプロットした波形が輝度値０と交差するゼロクロス点を基準点Ｏとし、基準点直前の微分値データ位置であるＡ点および基準点直後の微分値データ位置であるＢ点を求める（Ｓ２４）。
【００８４】
そしてコンピュータ４は、Ａ点とＢ点を直線で結ぶ一次関数Ｙ＝−ｆ（ｘ）を求める（Ｓ２５）。
【００８５】
続いて、コンピュータ４は、一次関数Ｙ＝−ｆ（ｘ）の鏡関数でかつＡ点の一つ前の点であるＣ点を通る関数Ｙ＝ｆ１（ｘ）と、一次関数Ｙ＝−ｆ（ｘ）の鏡関数でかつＢ点の次の点であるＤ点を通る関数Ｙ＝ｆ２（ｘ）を求める（Ｓ２６）。
【００８６】
続いて、コンピュータ４は、関数Ｙ＝−ｆ（ｘ）と関数Ｙ＝ｆ１（ｘ）との交点Ｓを求め、この交点Ｓの位置を輝度スキャン線における光の帯１０の一方の側のエッジ位置として記憶し、関数Ｙ＝−ｆ（ｘ）と関数Ｙ＝ｆ２（ｘ）との交点Ｔを求め、この交点Ｔの位置を輝度スキャン線における光の帯１０の他方のエッジ位置として記憶する（Ｓ２７）。
【００８７】
続いて、コンピュータ４は、光の帯１０の各エッジ側ごとに、すべての輝度スキャン線のエッジ位置の回帰関数を求め、個々の輝度スキャン線のエッジ位置（演算座標値）と求めた回帰関数値を希望する小数点まで求める（Ｓ２８）。
【００８８】
そして、個々の輝度スキャン線のエッジ位置（演算座標値）と求めた回帰関数値との差があらかじめ決められたしきい値より大きい場合にその輝度スキャン線の位置に欠陥があるものと判定する（Ｓ２９）。
【００８９】
ステップＳ２９において、欠陥が検出されたなら（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、欠陥が検出されたことを表示し（Ｓ３１）、一方、欠陥が検出されなければ（Ｓ３０：Ｎｏ）、良品であることを表示して処理を終了する（Ｓ３２）。
【００９０】
以上により、本第２の実施の形態においても前述した図７に示したようなさまざまな欠陥のある（または欠陥のない）光の帯画像から欠陥を検出することが可能となる。
【００９１】
本第２の実施の形態の場合、図７（ａ）のような金属部材の角部を突き抜けるようなキズの欠陥がある場合は、キズ部分で正反射がなくなりエッジそのものが存在しないことになるので、上記処理によりキズ部分における輝度スキャン線では、良好部分とキズ部分とでエッジ位置の演算座標値と回帰関数値が異なり欠陥部分を検出することができる。
【００９２】
次に図７（ｂ）のような打痕やめくれ上がりがある場合では、光の帯１０が広くなってその分エッジ位置が変わってくるので、上記処理により、各輝度データから求めた良好部分とキズ部分におけるエッジ位置の演算座標値と回帰関数値が異なり欠陥部分を検出することができる。
【００９３】
次に図７（ｃ）のように光の帯１０がテレビラスター上で曲がってしまった場合でも、上記処理により求められるエッジ位置が変わることはないので、このような光の帯１０のテレビラスター上での変化を間違って欠陥として検出してしまうことはない。
【００９４】
次に（ｄ）のように角部にごく微小なキズがある場合では、微小なキズがある部分でエッジ位置が異なる（すなわち、キズのエッジがエッジ位置となる）ので、そのエッジ位置について演算座標値と回帰関数値が良好部分と異なることとなって、この部分を欠陥として検出することができる。
【００９５】
したがって、図１０に示したような金属部材１００そのものを貫通するようなキズ１１０はもちろん、金属部材１００を貫通せず、角部１０２が欠けたようなキズ１２０や角部１０２が何かに打ち付けられた打痕キズ１３０などの微細な欠陥も検出することができる。
【００９６】
以上のように、本第２の実施の形態によれば、金属部材の角部からの正反射による光の帯１０を垂直方向に所定間隔でスキャンし、それぞれの輝度スキャン線の輝度データから光の帯１０のエッジ位置を求め、求めたエッジ位置の違いから角部の欠陥を検査することとしたので、金属部材角部の微細な欠陥を検出することができる。
【００９７】
特に、輝度スキャン線の輝度データを微分することで光の帯１０のエッジ位置を求めているので、撮像手段であるＣＣＤエリアイメージセンサーの１画素よりも細かな分解能によりエッジ位置を確定することができ、１画素より小さな欠陥でもエッジ位置のズレとして検出することができる。また、これにより、撮像手段として比較的少ない画素数（たとえば５００×５００画素程度）の撮像手段を用いても、その画素数より高い分解能で欠陥を検出することが可能となるので、検査装置のコストを低減することが可能となる。
【００９８】
以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。
【００９９】
上述した実施の形態では、金属部材の角部における正反射画像である光の帯１０からその中心位置やエッジ位置を検出し、それらの位置および／または輝度値に基づいて欠陥の検査をしているが、これらは、たとえば中心位置のみ、エッジ位置のみ、また中心位置とその輝度値、エッジ位置とその輝度値、さらに中心位置とその輝度値およびエッジ位置とその輝度値のすべてを用いるなどさまざまに組み合わせて欠陥を検査判定することが可能である。
【０１００】
また、欠陥の判定には、中心位置および／またはエッジ位置の回帰関数を求めて判定しているが、これに代えて、単純に中心位置および／またはエッジ位置の算術平均を求めて、この平均値から外れる中心位置および／またはエッジ位置がある場合にそれを欠陥と判定するようにしてもよい。
【０１０１】
また、本発明は、正反射画像の光の帯の中心位置および／またはエッジ位置を求めているため、たとえば、金属部材角部の形状が円形、楕円形など、直線以外の形状であっても検査することが可能である。またこれは、検査対象物の角部が丸まっていたり、カットの形状異常があったりして、エッジ部分の輝度が変わっている場合などの欠陥も検出することが可能となる。
【０１０２】
さらに、本発明は、正反射光を利用しているため、検査する欠陥は必ずしも角部が欠けたり凹んだりした欠陥ばかりではなく、光の反射が良好部分と異なるような突起欠陥、あるいはゴミの付着についても欠陥として検出することができる。
【０１０３】
また、被検査部材としては、金属以外に、ガラス、プラスチック、セラミックスなど、角部において光の正反射が得られるものであればどのような部材であっても検査可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明を適用した金属部材角部の欠陥検査装置（以下、単に検査装置と称する）の構成を示すブロック図である。
【図２】金属部材角部の正反射画像の一例を示す図面である。
【図３】輝度スキャンによる輝度データと金属部材形状を対比して説明するための説明図である。
【図４】一つの輝度スキャン線の輝度データとその微分値を示す図表である。
【図５】図５は図４に示した輝度データおよび微分値をプロットしたグラフである。
【図６】第１の実施の形態における欠陥検査の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】金属部材角部にさまざまな欠陥のある（または欠陥のない）場合の正反射画像である光の帯の模式図である。
【図８】第２の実施の形態における処理を説明するために、一つの輝度スキャン線の輝度データとそれを微分した微分値をプロットしたグラフである。
【図９】第２の実施の形態における欠陥検査の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】金属部材の角部における欠陥例を示す図面である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  ワークステージ
２  照明装置
３  カメラ
４  コンピュータ
１０  光の帯
１００  金属部材
【図１】
2005061947.tif 000003
【図２】
2005061947.tif 000004
【図３】
2005061947.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005061947.tif 000009
【図８】
2005061947.tif 000010
【図９】
2005061947.tif 000011
【図１０】
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